El año pasado, el Premio Nobel de Física recayó en tres científicos por sus trabajos sobre la complejidad. Syukuro Manabe y Klaus Hasselmann ganaron, según el anuncio del premio, "por la modelización física del clima de la Tierra, la cuantificación de la variabilidad y la predicción fiable del calentamiento global". Giorgio Parisi ganó "por el descubrimiento de la interacción del desorden y las fluctuaciones en sistemas físicos desde la escala atómica a la planetaria". Los tres demostraron que hay una simplicidad en la complejidad y viceversa: las interacciones de partes elementales pueden dar lugar a comportamientos sofisticados y sin embargo en esos comportamientos vemos a veces patrones universales a gran escala.
"La ciencia de la complejidad merecía desde hace tiempo un Premio Nobel", afirma Serim Ilday, profesor de la UNAM (Centro Nacional de Investigación en Nanotecnología) de la Universidad de Bilkent (Turquía). "Demuestra la importancia de los sistemas complejos y defiende que se pueden entender. Antes se decía que la complejidad no era más que una palabra de moda. Pero si se abordan metódicamente estos sistemas, se puede entender realmente cómo se comportan".
“Las guerras de la complejidad. (Crédito de la imagen: Simply Complex Lab, Bilkent University)”
Ilday, que dirige el Simply Complex Lab, ha ideado un método para controlar y medir sistemas que parecen desordenados, pero no lo son. Su trabajo es en gran medida experimental, pero podría cambiar la forma en que desarrollamos nuevos materiales, tratamos enfermedades o incluso -tal vez- buscamos vida en otros planetas.
“Las guerras de la complejidad. (Crédito de la imagen: Simply Complex Lab, Bilkent University)”
Una visión optimista
A Ilday le gusta invocar una serie de litografías esbozadas por Pablo Picasso llamada "El Toro". La primera columna de la serie muestra tres imágenes semirealistas de toros. Cada columna sucesiva elimina detalles, ya que los animales se deterioran en escasos conjuntos de líneas evocadoras, no más de lo necesario para transmitir la forma del toro.
"Los científicos suelen encontrar formas complicadas de explicar fenómenos sencillos", afirma Ilday. Ella elimina el exceso, como hizo Picasso. "Si puedes entender el fenómeno con teorías ya conocidas, entonces no necesitas nada más".
Como ejemplo, señala su época de estudiante de posgrado. Los científicos estaban perplejos por la forma en que un montón de nanopartículas pasa de ser un conjunto de elementos individuales a una red de nanopartículas conectada pero confinada. Ella las vio como una red, redujo la dimensionalidad de tres a dos y aplicó un marco bien conocido de la física llamado teoría de la percolación. "Mi asesor y mis colegas intentaban entenderlo a través de un complicado mecanismo de reacción química", explica. Pero los problemas no requerían química, sólo física básica". Ahora aplica la física a más tipos de problemas.
"Cuando me incorporé al grupo, me fascinó la plataforma experimental que habían ideado", explica Ghaith Makey, investigador de su laboratorio. "Parece sencilla, pero muestra un comportamiento realmente complejo".
"Uno dispara un láser a un plato de partículas microscópicas y graba un vídeo del movimiento resultante", explica Makey. "Se puede ver un comportamiento extremadamente exótico sin bioquímica. Sientes que las partículas están vivas".
Las partículas pueden variar en tamaño y estructura. Están dispuestas en un patrón casi bidimensional y suspendidas en fluido. El equipo de Ilday hace brillar un láser en un punto del agua que forma un punto caliente. Los gradientes de temperatura provocan convección y las partículas empiezan a agregarse en el borde de la burbuja, lo que ralentiza el fluido cercano y aumenta la agregación. El equipo graba vídeo de las partículas a través de un microscopio. Modifican la potencia y la ubicación del láser y luego miden cómo responden las partículas. Han demostrado que pueden inducir a las partículas a formar muchos tipos de patrones.
"La interfaz gráfica de usuario de MATLAB es uno de sus puntos fuertes".
Michaël Barbier, científico investigador del Simply Complex Lab, Universidad de Bilkent.
El objetivo de la plataforma es descubrir los modos básicos de comportamiento de los materiales, al margen de cualquier material o aplicación concretos. ¿Podrían utilizar unos pocos "botones” para inducir la misma respuesta ordenada en diversos sistemas?
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